复合函数求导法则

时间:2025-02-14 18:59:02 单机游戏

复合函数的求导法则主要包括以下几种:

加法法则

\[

[f(x) + g(x)]' = f'(x) + g'(x)

\]

乘法法则

\[

[f(x) \cdot g(x)]' = f'(x) \cdot g(x) + g'(x) \cdot f(x)

\]

除法法则

\[

\left[ \frac{f(x)}{g(x)} \right]' = \frac{f'(x) \cdot g(x) - g'(x) \cdot f(x)}{[g(x)]^2}

\]

链式法则

如果函数 \( y \) 是由函数 \( u \) 和函数 \( v \) 复合而成的,即 \( y = u(v(x)) \),则 \( y \) 关于自变量 \( x \) 的导数可以表示为:

\[

\frac{dy}{dx} = \frac{du}{dv} \cdot \frac{dv}{dx}

\]

其中, \( \frac{du}{dv} \) 表示 \( u \) 对 \( v \) 的导数,\( \frac{dv}{dx} \) 表示 \( v \) 对 \( x \) 的导数。

复合函数求导法则

对于由两个或更多函数复合而成的函数,可以采用复合函数求导法则进行求导。设函数 \( y \) 是由函数 \( u \) 和函数 \( v \) 复合而成的,即 \( y = u(v(x)) \),则 \( y \) 关于自变量 \( x \) 的导数为:

\[

\frac{dy}{dx} = u'(v(x)) \cdot v'(x)

\]

其中,\( u'(v(x)) \) 表示 \( u \) 在 \( v(x) \) 处的导数,\( v'(x) \) 表示 \( v \) 对 \( x \) 的导数。

多元函数的复合函数求导

若函数 \( u = \phi(t) \) 和 \( v = \psi(t) \) 在点 \( t \) 处可导,函数 \( z = f(u, v) \) 在对应点 \( (u, v) \) 处具有连续偏导数,那么复合函数 \( z = f[\phi(t), \psi(t)] \) 在点 \( t \) 处可导,且其导数为:

\[

\frac{dz}{dt} = \frac{\partial z}{\partial u} \cdot \frac{du}{dt} + \frac{\partial z}{\partial v} \cdot \frac{dv}{dt}

\]

如果 \( z = f(u, v) \) 是向量值函数,设 \( \mathbf{r}(t) = (u(t), v(t)) \),则 \( z = f(\mathbf{r}(t)) \) 的导数可以通过链式法则表示为:

\[

\frac{d\mathbf{r}}{dt} = \frac{\partial f}{\partial u} \cdot \frac{du}{dt} + \frac{\partial f}{\partial v} \cdot \frac{dv}{dt}

\]

其中,\( \frac{\partial f}{\partial u} \) 和 \( \frac{\partial f}{\partial v} \) 是 \( f \) 对 \( u \) 和 \( v \) 的偏导数,在点 \( (u(t), v(t)) \) 处取值。

这些法则是求复合函数导数的基本工具,通过这些法则可以将复杂的复合函数求导问题分解为简单的步骤,从而更容易地求解。